IDEA StatiCa návod – Nosník s otvorem

V následujícím návodu si ukážeme, jak krok po kroku namodelovat a posoudit část nosníku s otvorem uprostřed rozpětí.

 

1 Nový projekt

 

Vytvoříme Nový projekt v aplikaci IDEA StatiCa Detail.

V Průvodci oblastí diskontinuit vybereme třídu Betonu a Výztuže a nastavíme tloušťku Krytí betonu. Z nabízených šablon vybereme Prvky 1D.

 

V následujícím okně vybereme topologii oblasti diskontinuit – Otvor.

 

2 Geometrie

Začneme s definicí Geometrie, kde změníme průřez prvku M1.

 

Z knihovny vybereme I průřez se skloněnými přírubami.

 

Změníme šířku pásnic a výšku nosníku.

 

Otvor O1 v nosníku zvětšíme a posuneme na střed.

 

3 Zatížení

Nyní ve stromě vlevo přejdeme k definici Zatížení. Dva zatěžovací stavy již byly automaticky vytvořeny, upravíme pouze jejich obsah.

 

V zatěžovacím stavu LC1 (Stálé) přejdeme na Vnitřní síly, kde zadáme hodnotu posouvající síly a ohybového momentu v místě otvoru (střed nosníku).

 

Obdobně změníme vnitřní síly zatěžovacího stavu LC2 (Proměnné).

 

V Zatěžovacích impulsech ponecháme ve stavu LC1 zatížení -10 kN/m v globálním směru Z.

 

U zatěžovacího stavu LC2 změníme hodnotu zatížení LL2 na -5 kN/m v globálním směru Z.

 

Prohlédneme si tři vytvořené nelineární kombinace zatížení: C1 je kombinace pro posouzení MSÚ (mezní stav únosnosti), dále C2 je kvazi-stálá kombinace a C3 častá kombinace, obě pro posouzení MSP (mezní stav použitelnosti). Dílčí součinitele zatěžovacích stavů vstupující do kombinací mohou být upraveny v tabulce Kombinace v záložce Zatěžovací stavy a kombinace .

Jelikož nepotřebujeme vyhodnocovat jednotlivé zatěžovací stavy, ale pouze kombinace, necháme příslušné položky v seznamu stavů a kombinací vypnuté. Analýza bude provedena pouze pro zatržené položky – kombinace C1, C2 a C3.

 

4 Výztuž

Upravili jsme zatěžovací stavy a kombinace, můžeme tedy přejít k definici výztuže. Přepneme se do Zadání/Úpravy výztuže a využijeme položky, které byly vytvořeny šablonou.

 

Změníme poloměr třmínků a jejich rozmístění (první hodnota odpovídá pozici prvního třmínku od okraje modelu, všechny další třmínky budou rozmístěny ve vzdálenosti dané druhou zadanou hodnotou).

 

Zmenšíme poloměr prutů v koši kolem otvoru RO1 a také snížíme počet vrstev jak u horizontálních/vertikálních prutů, tak u těch diagonálních.

 

Položka GB1 obsahuje skupinu vložek při spodním okraji nosníku. Zde změníme průměr vložek. Zde změníme poloměr vložek.

 

5 Posudek

S hotovou výztuží přejdeme k výpočtu zatíženého modelu. Ten spustíme přepnutím se do Posudku v navigátoru vlevo a stisknutím tlačítka Posudek v horní liště.

 

V tabulce vlevo dole vidíme přehled všech posudků, množství aplikovaného stálého a proměnného zatížení a stav posudků (vyhověl/nevyhověl).

V tabulce uprostřed můžeme najít detailní výsledky výpočtu. Na obrázku je vidět výsledek posouzení na mezní stav únosnosti betonu. V liště nahoře je možné změnit limitní hodnotu pro vykreslení – zobrazíme červeně pouze ty části betonu, které jsou tlačeny více než -2 MPa.

 

V záložkách nad tabulkou můžeme měnit zobrazované posudky. V Souhrnu vidíme hlavní MSÚ/MSP výsledky. Pokud klikneme na řádek MSÚ/Pevnost výztuže, zobrazí se využití vložek (včetně označení nejkritičtějšího místa ve scéně).

Výsledky MSP zobrazíme vybráním příslušného řádku v tabulce (např. MSP/Omezení napětí).

 

Detailní výsledky pro MSÚ oceli a betonu otevřeme kliknutím na záložku Pevnost. Jak je vypsáno nad tabulkou, pro posouzení MSÚ byla uvažována kombinace C1.

 

Pro zobrazení obdobných veličin pro ocel, klikneme do řádku Výztuž. Tím se změní i nabídka v horní liště a v tabulce se zobrazí jednotlivé vložky výztuže, pro které můžeme vykreslit výsledky (napětí a přetvoření jednotlivých vložek včetně jejich celkového využití).

 

Výsledky MSP najdeme v záložkách Napětí, Trhliny a Průhyb. Pro mezní stav omezení napětí byla zohledněna nelineární kombinace C2 pro beton a C3 pro posouzení výztuže.

 

V záložce Trhliny vykreslíme spočítanou šířku trhlin (pro kombinaci C2). Tato šířka je porovnána s mezní hodnotou w_{st,lim}, kterou můžeme změnit v horní liště.

 

6 Protokol

Všechny výsledky výpočtu můžeme si také prohlédnout ve výstupním protokolu, který najdeme v položce Náhled/Tisk protokolu v levém stromě. Protokol můžeme upravit dle potřeby nebo exportovat do DOC/PDF formátu pomocí tlačítek v horní liště.

 

 

Navrhli jsme, optimalizovali a posoudili dle normy část nosníku s otvorem.

 

Klíčová slova:

concrete, beam, beam with opening, prefabricated beam, trimmed-end, detail, load, load combinations, ULS, SLS, internal forces, design, reinforcement, topology optimization, code-check, Eurocode, limit state, CSFM, stress field, non-linear analysis, load increment, concrete softening, tension stiffening, strength, anchorage, stress limitation, creep, crack width

 

Related articles and tutorials:

Návrh, optimalizace a posouzení nosníku s otvorem

IDEA StatiCa návod – Nosník s otvorem

IDEA StatiCa návod – Stěna

A solution for walls and details of concrete structures